【上海大学】钢框架-钢筋混凝土核心筒（共51）

高等钢钢结构构课程程报告告报告人人：王王峰峰——钢框架架-混凝土土核心心筒结结构报告内内容一、高高层钢钢结构构的发发展概概况二、高高层钢钢结构构的优优缺点点三、钢钢框架架-混凝土土核心心筒结结构一、高高层钢钢结构构的发发展1）国外外的发发展形成期期西西方方工业业革命命时期期，铁铁钢开开始用用于建建筑1872年法国国巴黎黎Menier巧克力力厂采采用了了钢框框架结结构20世纪初初，技技术进进步加加速，，电梯梯技术术的完完善。。1931年纽约约建成成381m(102层)的帝国大大厦，钢框框架结结构，，206Kg/m2,雄踞世世界第第一高高40多年。。Empirestatebuilding美国哥伦比比亚大大厦台湾101大楼马来西西亚双子塔塔德国宝马总总部大大楼解放前前高层层钢结结构建建筑甚甚少，，最高高的是是1934年在上上海建建成的的上海海国际际饭店店，22层，高高82.5米。中国大大陆自自20世纪80年代中中期起起步修修建高高层钢钢结构构，先先后在在上海海、北北京、、深圳圳、广广州、、大连连、厦厦门等等地建建造了了数十十幢高高层钢钢结构构建筑筑。21世纪以以来超超高层层建筑筑大多多采用用刚框框架-混凝土土核心心筒体体系。。2）国内内的发发展混凝土土核心心筒:钢巨型型外伸伸桁架架,钢骨混混凝土土巨型型柱上海金金茂大大厦环球金金融中中心由日本本森海海外株株式会会社主主导兴兴建，，总造造价1050亿日元元。地地上101层、底底下3层。位位于陆陆家嘴嘴金融融贸易易区，，建筑筑总面面积38.1万平方方米。。高度度达492米，总总用钢钢量5.23万吨，，钢框框架-混凝土土核心心筒结结构。。上海中中心深圳平平安金金融中中心二、高层钢钢结构的优优缺点优点承载能力高高，自重轻轻，与钢筋筋混凝土结结构相比要要轻30％-50％，结构所所占面积和和空间小，，另外钢结结构断面小小，与钢筋筋混凝土结结构相比可可增加建筑筑有效面积积8％左右，抗抗震性能好好，工厂化化程度高，，建设周期期短，钢材材可回收，，对环境污污染小。缺点钢材的抗火火性能差，，用钢量稍稍大，造价价偏高。刚框架-钢筋混凝土土核心筒结结构有双重重体系和单单重体系之之分，取决决于框架部部分的剪力力分担率。。二者有不不同的设计计要求，适适用范围，，最大适用用高度和抗抗震设计等等级，设计计时应分别别符合有关关规定。三、高层民民用建筑钢钢结构技术术规程9.1总则9.1.2第九章钢钢框架—钢筋混凝土土核心筒结结构刚框架—钢筋混凝土土核心筒结结构的设计计，应祖训训现行国家家标准《建设抗震设设计规范》GB50011的有关规定定。9.1.1刚框架-钢筋混凝土土核心筒结结构有不同同的形式，，其框架部部分除采用用钢框架外外，必要时时也可采用用钢管混凝凝土柱（或或钢骨混凝凝土柱）和和钢梁的组组合框架；；钢框架必必要时可下下部楼层用用钢骨混凝凝土柱和上上部楼层用用钢柱，混混凝土核心心筒必要时时可作为钢钢骨混凝土土结构。此此外，周边边钢框架必必要时可设设置钢支撑撑加强，使使钢框架成成为具有较较高侧向承承载力的支支撑框架。。9.1.39.1总则大连远洋大大厦中间核心筒筒混凝土墙墙中设钢骨骨架；为了使钢框框架在刚度度上有较好好的过渡，，减少主要要承重构件件对整体及及构件本身身刚度突变变的影响，，外框9层以下为钢钢骨混凝土土柱，9层以上为箱箱型钢柱；；6层以下为混混凝土梁，，7层以上为钢钢梁，钢梁梁为焊接H型钢。大连远洋大大厦钢框架-钢筋混凝土土核心筒结结构为双重重体系时，，其最大适适用高度不不宜超过现现行国家规规范《建筑结构抗抗震设计规规范》GB50011对钢筋混凝凝土框架-核心筒（抗抗震墙）结结构最大适适用高度和和钢框架-支撑结构最最大适用高高度二者的的平均值。。单重体系系时，不宜宜超过GB50011对抗震墙结结构规定的的最大适用用高度。9.1.49.1总则钢框架-钢筋混凝土土核心筒结结构的抗震震设计等级级，钢框架架部分和混混凝土核心心筒部分应应分别符合合现行国家家标准《建筑抗震设设计规范》GB50011的表6.1.2和表8.1.3的规定。框架下部采采用钢骨混混凝土柱上上部采用钢钢柱时，应应设置过渡渡层防止刚刚度突变。。过渡层的的柱刚度宜宜为上下楼楼层柱刚度度之和的一一半。9.1.59.1.69.1总则钢框架—钢筋混凝土土核心筒结结构宜作为为双重体系系。钢框架架部分按刚刚度分配的的最大楼层层地震剪力力，不应小小于结构总总剪力的10%；框架部分分按刚度分分配计算得得到的地震震层剪力应应乘以的增增大系数，，达到不小小于结构底底部地震剪剪力的20%和最大楼层层剪力1.5倍二者较小小值，且不不小于结构构底部地震震剪力的15%。9.2.19.2双重体系和和单重体系系【说明】在地震作用用下，由于于钢筋混凝凝土核心筒筒侧向刚度度较钢框架架大很多，，因而承担担了绝大部部分地震力力。但钢筋筋混凝土剪剪力墙的弹弹性极限变变形很小，，约为1/3000，在达到极极限变形时时，钢筋混混凝土剪力力墙已开裂裂，而此时时钢框架尚尚处于弹性性阶段，地地震作用在在剪力墙和和钢框架之之间会实行行再分配，，钢框架承承受的地震震力会增加加，而且钢钢钢架是重重要构件，，它的破坏坏和竖向承承载力的降降低，将危危及房屋的的安全，因因而有必要要对钢框架架承受的地地震力作更更严格的要要求，使其其能适应强强震时的大大变形且保保有一定的的安全度。。9.2双重体系和和单重体系系当钢框架部部分按刚度度计算分配配的最大楼楼层地震剪剪力小于10%时，钢框架架-钢筋混凝土土核心筒为为单重体系系。单重体体系的混凝凝土核心筒筒的墙体应应承担100%的结构总剪剪力，钢框框架部分按按刚度计算算分配的剪剪力不宜小小于结构总总剪力的4%。9.2.29.2双重体系和和单重体系系【说明】非双重体系系的结构在在美国称为为房屋框架架，是广泛泛采用的结结构形式之之一，有施施工方便的的优点，我我国有广大大的非地震震区和6度设防区，，而钢框架架-钢筋混凝土土核心筒结结构是目前前应用较多多的一种结结构形式，，对100m以下高度的的房屋可适适当降低设设计要求，，但此时框框架部分仍仍宜用一定定的承载储储备。9.2双重体系和和单重体系系钢框架-混凝土核心心筒结构双双重体系设设计时，可可采取下列列一项或多多项措施，，以提高钢钢框架的剪剪力分担率率：1框架柱的间间距不宜过过大，混凝凝土核心筒筒尺寸应合合理2采用钢骨骨混凝土土或钢管管混凝土土柱的组组合框架架；3周边被刚刚框架用用支撑加加强。【说明】为了满足足双重体体系的设设计要求求，钢框框架的柱柱距不宜宜过大。。设计表表明，当当框架柱柱距不大大于6m左右时，，双重体体系要求求不难满满足。9.2.39.2双重体系系和单重重体系钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构建筑平平面的外外形宜简简单规则则，宜采采用方形形、矩形形等规则则对称平平面，并并尽量使使结构的的抗侧力力中心与与水平合合力中心心重合。。建筑的的开间、、进深宜宜统一。。钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构，当高高度超过过150m时，宜设设置伸臂臂桁架，，必要时时尚可在在周边框框架角部部设置巨巨形SRC柱，与伸伸臂桁架架相连。。9.3.19.3.29.3结构布置置【说明】对于高度度较大的的超高层层建筑，，周边钢钢架增设设巨形柱柱时提高高框架部部分剪力力担率的的有效方方法。通通过与伸伸臂架相相连，能能有效地地提高部部分的剪剪力分担担率。9.3结构布置置钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构设置地地下室时时，框架架柱应至至少延伸伸至地下下室一层层，框架架柱竖向向荷载应应直接传传至基础础。刚框框架部分分采用支支撑时，，二级及及以上抗抗震等级级宜采用用偏心支支撑和耗耗能支撑撑。支撑撑在竖向向应连续续布置，，在地下下部分应应延伸至至基础。。9.3.3偏心支撑撑9.3结构布置置钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构中，混混凝土核核心筒为为主要抗抗侧力结结构，应应根据具具体情况况采取有有效措施施，保证证核心筒筒的延性性。钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构的楼盖盖，应具具有良好好的刚度度和整体体性。跨跨度大的的楼面梁梁不宜支支承在核核心筒连连梁上。9.3.39.3.49.3结构布置置高层建筑筑刚框架架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构在风荷荷载和多多遇地震震作用下下的内力力和位移移应按弹弹性方法法计算。。钢框架-钢筋混凝凝土核心心筒结构构弹性分分析的荷荷载和荷荷载效应应组合，，应按下下列规定定执行:1、竖向荷荷载应按按现行国国家标准准《建筑结构构荷载规规范》GB50009规定取值值。当楼楼面活荷荷载大于于4KN/m2时应考虑虑其不利利分布。。9.4.19.4.29.4结构分析析和计算算2风荷载应应按现行行国家标标准《建筑结构构荷载规规定》GB50009规定采用用。对于于特别重重要的，，承载力力计算时时基本风风压应按按100年重现期期的风压压值采用用；位移移计算时时，基本本风压可可按50年重现期期的风压压值采用用。9.4结构分析析和计算算3当房屋高高度大于于200m时，或当当房屋高高度大于于150m且有下列列情况之之一时，，宜进行行风洞实实验；1）平面形状不不规则或立面面形状复杂；；2）立面开洞或或连体建筑；；3）周围地形和和环境复杂；；4）当多栋建筑筑间距较近，，又没有可提提供参考的类类似资料以了了解其群体效效应的互相影影响。4在单向地震作作用下应考虑虑偶然偏心的的影响，每层层楼面质心沿沿垂直于地震震作用方向的的附加偏心距距可按下式计计算:式中—第i层质心偏心距距，各楼偏移移方向相同；；—第i层垂直于地震震作用方向的的建筑物总长长度。9.4结构分析和计计算钢框架—钢筋混凝土核核心筒结构抗抗震计算时，，机构的阻尼尼比不应大于于0.045，也可按钢筋筋混凝土核心心筒体（墙体体）部分和钢钢框架部分在在结构总变形形中所占的比比例折算为等等效阻尼比。。钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构在在地震作用下下的内力和位位移计算所采采用的结构自自振周期，应应考虑非结构构构件的影响响予以修正。。修正时要考考虑非结构构构件的材料、、数量及其与与主题结构的的连接方式，，修正系数可可取0.8~1.0.9.4.49.4.39.4结构分析和计计算在行进弹性阶阶段的结构整整体内力和变变形分析时，，钢骨混凝土土构件及钢管管混凝土柱的的刚度可按下下列方法确定定；1钢骨混凝土梁梁，柱及钢管管混凝土柱截截面的轴向刚刚度、抗弯度度和抗剪刚度度，可采取钢钢骨或钢管部部分的刚度与与钢筋混凝土土部分的刚度度之和，即：：9.4.59.4结构分析和计计算——钢筋混凝土部部分的轴向刚刚度；——钢骨（或钢管管）部分的轴轴向刚度；——钢筋混凝土部部分的抗弯刚刚度；——钢骨（或钢管管）部分的抗抗弯刚度；——钢筋混凝土部部分的抗剪刚刚度，只计入入与受力方向平行的的腹板部分面面积；——钢骨（或钢管管）部分的抗抗剪刚度，只只计入腹板部分面积积。式中：9.4结构分析和计计算2无端柱钢骨混混凝土剪力墙墙可按相同截截面的钢筋混混凝土剪力墙墙计算轴向、、抗弯、抗剪剪刚度。有端端柱钢骨混凝凝土剪力墙，，可按工形截截面混凝土墙墙计算轴向和和抗弯刚度，，端柱中的钢钢骨可折算为为等效混凝土土面积后，计计入工形截面面的翼缘面积积。墙的抗剪剪刚度可只计计入腹板混凝凝土面积。9.4结构分析和计计算3考虑混凝土的的开裂及徐变变影响时，以以及对于结构构受力较大部部分，在进行行结构变形计计算时，宜适适当降低钢筋筋混凝土部分分的抗弯刚度度，降低系数数可取0.6~0.8，但不得小于于相同截面尺尺寸的钢筋混混凝土的抗弯弯刚度。9.4结构分析和计计算9.4.6当没有地下室室或地下室顶顶板处不能作作为嵌固端，，而钢柱又采采用埋入式柱柱脚时，钢柱柱的嵌固端取取在基础定面面向下1.5倍柱截面高度度处。高度超过100m的钢框架—钢筋混凝土核核心筒结构，，宜进行模拟拟施工过程计计算。当部分分结构先施工工时，应考虑虑其独立承受受外部荷载的的能力并确保保其稳定，或或视其承载能能力确定允许许现行施工的的楼层数。9.4.79.4结构分析和计计算高度超过100m的钢框架-钢筋混凝土核核心筒结构，，宜进考虑混混凝土后期徐徐变、收缩和和不同材料构构件压缩变形形差的影响，，并应采取相相应措施进行行措施进行调调整。9.4.8【说明】超高层钢框架架-钢筋混凝土核核心筒结构安安装时，应对对每节钢柱上上端标高进行行调整，可采采用设置填片片或调整焊缝缝高度的方法法，其数值可可参考中国工工程建设协会会标准《高层建筑钢-混凝土混合结结构设计规程程》CECS230:2008第9章的条文说明明。9.4结构分析和计计算9.5构件设计二级及以上的的钢框架梁柱柱连接，应采采用考虑塑性性铰外移的加加强型连接。。加强型连接接可采用梁翼翼局部加宽式式、翼缘板式式、盖板等形形式。采用钢骨混凝凝土柱和钢梁梁组成的框架架时，柱骨与与钢梁咋受弯弯平面的刚度度比，宜符合合传力要求。9.5.19.5.2圆形钢管混凝凝土柱和矩形形钢管混凝土土柱的轴向受受压承载力应应符合下列规规定：无地震作用组组合时CFT柱条文需与新新规程核对有地震作用组组合时9.5构件设计9.5.3式中：N——轴压力设计值值；——钢管混凝土柱柱的轴向受压压承载力；——轴向受压承载载力抗震调整整系数，取0.8【说明】《建筑抗震设计计规范》规定，承载力力抗震调整系系数对混凝土土柱，当轴压压比小于0.15时为0.75，轴压比不小小于0.75时为0.80；对钢柱当强强度破坏时为为0.75，屈曲失稳时时为0.80.钢管混凝土柱柱以前对此未未作出规定，，据此，建议议对钢管混凝凝土柱取0.80.9.5构件设计圆形钢管混凝凝土柱的轴向向受压承载力力应按下公式式计算：当时时当时时9.5构件设计9.5.4式中：——钢管混凝土短短柱的轴心受受压承载力——钢管混凝土套套箍系数——与混凝土强度度等级有关的的系数，混凝凝土强度等级级不大于C50时可取2.00，混凝土强度度等于大于C50时可取1.80；——与混凝土强度度等级有关的的系数，混凝凝土强度等级级不大于C50可取1.00，混凝土强度度等于大于C50时可取1.56.——钢管材料的抗抗拉、抗压强强度设计值；；——钢管内混凝土土的轴心抗压压强度设计值值；——钢管的横截面面面积；——钢管内混凝土土的横截面的的面积；9.5构件设计——考虑长细比影影响的轴必受受承载力折减减系数，按表表9.5.4采用；表9.5.4圆形钢管混凝凝土柱考虑长长细比影响的的轴心受压承承载力折减系系数8.510.5121415.51719201.000.980.950.920.870.810.750.700.689.5构件设计当时时——考虑偏心影响响的轴心受压压承载力减折折系数，按9.5.5条的规定计算算。当时时式中：——偏心距；——钢管内横截面面的半径；——柱端弯矩设计计值得较大者者——柱轴压力设计计值9.5.59.5构件设计圆形钢管混凝凝土柱的受剪剪承载力应符符合下列规定定：无地震作用组组合时：有地震作用组组合时：式中：——剪力设计值；；——钢管混凝土柱柱的受剪承载载力；——受剪承载力抗抗震调整系数数，取0.8.9.5构件设计9.5.69.6连接计算和构构造措施楼面梁与钢框框架柱可采用用刚性连接，，与混凝土核核心筒体应采采用铰连接。。混凝土墙体体与钢梁连接接部位宜设置置构造型钢。。构造型钢应应通长设置，，不计入剪力力墙承载力计计算。当墙体体为钢骨混凝凝土墙时，墙墙的钢骨可兼兼做构造型钢钢。楼面梁与与构造型钢或或钢骨柱的连连接应采用铰铰接。9.6.19.6连接计算和和构造措施施9.6.21、柱钢骨应应采用实腹腹式，不得得采用空腹腹式。中间柱钢骨骨宜采用十十字形，角角柱和边柱柱宜采用L行和T行；2、柱主筋宜宜在钢骨四四角通过，，避免在钢钢骨上穿孔。3、边柱的外外侧面和梁梁的外侧面面位于同一一平面时，应考考虑偏心影影响，对柱柱进行有限限元分析。刚骨混凝土土构件应符符合下列构构造措施：：9.6连接计算和和构造措施施9.6.3对钢框架-钢筋混凝土土核心筒结结构，伸臂臂桁架的构构造要求如如下:1、伸臂桁架架宜贯穿混混凝土核心心筒，并宜宜在与伸臂臂桁架连接接部位的混混凝土墙内内设置竖向向钢骨。伸伸臂桁架的的上、下弦弦与框架可可以采用铰铰接连接，，但也宜在在柱内设置置钢骨。2、加强层层及其上下下各一层的的外框架，，当采用钢钢骨混凝土土柱时，应应沿柱全高高加密箍筋筋；钢柱的的板件厚度度比限值应应按设防烈烈度提高一一度的要求求确定。9.6连接计算和和构造措施施9.6.33、应适当增增强加强层层上、下板板的刚度，，楼板厚度度不宜小于于150mm，且不宜开开较大洞口口，楼板混混凝土强度度等级不宜宜小于C30，且应配置置双向双排排钢筋。采用压型钢钢板组合楼楼板的组合合梁设计，，宜符合下下列要求：：1、组合梁梁不适用于于承受多次次反复荷载载作用或重重大冲击的的荷载作用用引起的对对疲劳强度度有影响的的作用力。。9.6.49.6连接接计计算算和和构构造造措措施施9.6.42、计计算算组组合合梁梁翼翼板板有有效效宽宽度度时时，，钢钢与与混混凝凝土土弹弹性性模模量量之之比比一一般般可可取取15。3、计计算算栓栓钉钉连连接接件件的的受受剪剪承承载载力力时时，，在在900N/mm2以下下时时取取500N/mm2，900N/mm2以上上时时取取900N/mm2。4、栓栓钉钉的的常常用用直直径径是是13~22mm。栓栓钉钉在在梁梁轴轴线线方方向向的的最最小小钉钉距距应应为为7.5d，最最大大钉钉距距为为600mm；列列距距应应为为5d